Khi lỗ thăm dò sâu vượt quá một nghìn mét, tời cáp và hệ thống nâng không còn là hạng mục phụ "đủ dùng là được" mà là nền tảng công đoạn xuyên suốt toàn bộ hành trình lỗ khoan. Lỗ càng sâu, quãng đường một chiều nâng ống trong càng dài, số lần tuần hoàn cáp thép càng nhiều, lực cản khi kéo cần càng dễ tích tụ; những thay đổi này không đồng thời phản ánh vào một con số "độ sâu khoan 1200 m". Bài viết này trình bày theo hai loại tải trọng lần lượt bị đẩy cao khi chiều sâu lỗ tăng — hành trình cáp và dự phòng lực nâng — để giải thích cách tạo khoảng không phán đoán khi đọc tài liệu thiết bị, đồng thời lấy thông số công bố của CR1200P làm tham chiếu.
Khi chiều sâu lỗ tăng, thứ bị kéo dài trước tiên là tuyến cáp
Việc nâng ống trong của khoan lấy mẫu bằng cáp dựa vào cáp thép tời để hoàn thành. Chiều sâu lỗ càng lớn, quãng đường một chiều của ống trong từ đáy lỗ đến miệng lỗ càng dài, cùng một sợi cáp thép trong một chu kỳ chịu số lần uốn, đoạn ma sát và biến đổi lực căng càng nhiều. Tài liệu CR1200P cho biết dung lượng cáp tời là 1400 m (cáp thép 6 mm), lực nâng tang rỗng 14,5 kN, lực nâng tang đầy 5,6 kN, tốc độ nâng 116 m/min. Nhóm giá trị này tương ứng với cấp thiết bị có độ sâu khoan tham chiếu NQ 1200 m, độ sâu khoan tham chiếu BQ 1500 m.
Giữa dung lượng cáp 1400 m và NQ 1200 m có một khoảng cách, khoảng cách này không phải "thông số ghi lớn hơn" mà là không gian chiều dài cáp cần dự phòng trong vận hành lỗ sâu: kết nối đầu cáp, thay đổi số lớp quấn trên tang, điều chỉnh tổ hợp dụng cụ trong lỗ đều chiếm dụng chiều dài cáp thực tế khả dụng. Nếu dự án chọn thiết bị theo dung lượng cáp sát với chiều sâu lỗ danh nghĩa, một khi chiều sâu lỗ tăng nhẹ hoặc đầu cáp cần xử lý lại, có thể xuất hiện tình trạng thiếu dự phòng.Dung lượng cáp nên được hiểu theo chiều dài vượt chiều sâu lỗ kế hoạch, chứ không phải vừa đúng bằng chiều sâu lỗ kế hoạch.
Dự phòng lực nâng tương ứng với ma sát trong lỗ, không phải tốc độ khoan
Lực đẩy của CR1200P là 67 kN, lực nâng là 130 kN. Đối với lỗ khoan cấp 1200 m, khi kéo cần, trọng lượng bản thân cột cần, ma sát thành lỗ và lực cản phụ do lỗ xiên tạo ra sẽ cộng dồn với nhau. Bản thân tài liệu cũng ghi rõ: kiểm soát độ xiên lỗ, giữ ổn định thành lỗ và giảm ma sát cần khoan quan trọng hơn việc đơn thuần tăng lực nâng. Câu này chỉ ra một ranh giới phán đoán — 130 kN là giá trị hiệu chuẩn, nó cho biết thiết bị có năng lực nâng lớn đến mức nào ở cấp này, nhưng không thể suy ra "bất kỳ lỗ 1200 m nào cũng có thể kéo ra thuận lợi".
Lỗ càng sâu, tỷ lệ lực nâng bị tiêu hao vào ma sát càng khó ước tính. Vì vậy khi đọc hạng mục lực nâng, cách làm tương đối an toàn là xem nó cùng với thông số cần khoan, góc khoan, điều kiện ổn định thành lỗ, chứ không so sánh riêng độ lớn con số. Nếu lực cản khi kéo cần tiếp tục tăng, hướng xử lý mà tài liệu đề xuất là tuần hoàn, kéo cần kiểm tra hoặc xử lý thành lỗ, chứ không phải dựa vào tăng lực nâng để kéo cưỡng bức.
| Hạng mục thông số | Giá trị tài liệu | Công đoạn vận hành tương ứng |
|---|---|---|
| Dung lượng cáp tời | 1400 m (cáp thép 6 mm) | Chiều dài cáp một chiều và dự phòng đầu cáp khi nâng ống trong |
| Lực nâng tang rỗng/tang đầy | 14,5 kN / 5,6 kN | Năng lực nâng cáp khi số lớp quấn trên tang thay đổi |
| Lực nâng | 130 kN | Năng lực nâng cột cần khi kéo cần |
| Lực đẩy | 67 kN | Năng lực cấp tiến dụng cụ khoan khi khoan |
Con số độ sâu khoan phải được đọc cùng thông số dụng cụ khoan
Độ sâu khoan của CR1200P được ghi thành ba cấp: BQ tham chiếu 1500 m, NQ tham chiếu 1200 m, HQ tham chiếu 700 m. Cùng một thiết bị, quy cách dụng cụ khoan càng lớn thì độ sâu khoan tham chiếu đạt được càng ngắn. Điều này cho thấy "cấp 1200 mét" không phải năng lực cố định mà là khoảng gắn với đường kính lỗ và hệ dụng cụ khoan. Dung lượng cáp và lực nâng cũng chịu ràng buộc của hệ này: quy trình khoan lấy mẫu bằng cáp của đoạn lỗ NQ khác với đoạn lỗ HQ, trọng lượng ống trong, số cần khoan và lực cản nâng đều sẽ thay đổi.
Vì vậy khi phán đoán dự phòng, trước tiên phải xác định quy cách dụng cụ khoan chính mà dự án sử dụng, sau đó xem độ sâu khoan tham chiếu của cấp tương ứng, cuối cùng mới so sánh dung lượng cáp và lực nâng có dự phòng không. Coi trực tiếp 1500 m của cấp BQ là độ sâu khoan phổ dụng của thiết bị sẽ đồng thời đánh giá cao phạm vi thích ứng của dung lượng cáp và lực nâng.
Yêu cầu của vận hành liên tục lỗ sâu đối với điều kiện đi kèm
Hệ thống cáp và nâng không làm việc độc lập. Bơm chính của CR1200P có lưu lượng 250 L/min, áp suất 25 MPa; bơm bùn có lưu lượng 150 L/min, áp suất 7 MPa. Trong lỗ sâu, quãng đường mang theo bột đá dài, bùn đồng thời đảm nhận vai trò làm mát, bôi trơn và bảo vệ thành lỗ; hệ thống thủy lực thì phải duy trì chuyển động liên tục của đầu động lực, tời và bộ kẹp. Tài liệu đề cập lưu lượng thủy lực lớn có lợi cho vận hành liên tục lỗ sâu, nhưng cũng yêu cầu hiện trường coi trọng hơn việc lọc dầu thủy lực, kiểm soát nhiệt độ và bảo trì đường ống áp suất cao. Những điều kiện đi kèm này sẽ ảnh hưởng gián tiếp đến độ ổn định của hệ thống nâng và cáp: dao động thủy lực, nước hồi bùn bất thường đều sẽ phản ánh vào lực cản kéo cần và việc thả ống trong.
- Cáp thép nên lập hồ sơ kiểm tra và thay thế, kiểm tra định kỳ đứt sợi, mài mòn, vết lõm và kết nối đầu cáp.
- Lọc dầu thủy lực, kiểm soát nhiệt độ và bảo trì đường ống áp suất cao phải được đưa vào kế hoạch hàng ngày.
- Tính năng bùn cần được điều chỉnh theo nước hồi và biến đổi áp suất bơm; vùng thất thoát sâu hoặc đới nứt vỡ phải xử lý kết hợp ống chống, chèn bít hoặc bảo vệ thành lỗ theo đoạn.
- Dự án vùng xa nên chuẩn bị phụ tùng thay thế thường dùng như gioăng làm kín, bộ lọc, khớp nối nhanh, phụ tùng dễ hỏng của cáp thép, dụng cụ khoan và vật liệu bùn.
Những điều kiện tài liệu chưa đưa ra, cần xác nhận riêng
Thông số công bố không nêu tỷ lệ tiêu hao thực tế của lực nâng dưới các chiều sâu lỗ và tổ hợp dụng cụ khoan khác nhau, cũng không đưa ra chu kỳ thay thế cáp thép trong điều kiện địa chất cụ thể. Những điều này cần kết hợp chiều sâu lỗ, góc khoan, tính nguyên vẹn của tầng đá và phương thức vận hành của dự án để xác nhận với nhà sản xuất hoặc kỹ thuật viên hiện trường. Ngoài ra, CR1200P sử dụng thiết kế mô-đun phân tách, tổng trọng lượng 1880 kg, trọng lượng tham chiếu của bộ động lực, bộ vận hành, bộ dầu thủy lực và bộ bùn được liệt kê riêng; trước khi vào công trường còn cần xác minh điều kiện lưu thông đường bộ, điểm cẩu lắp, cấp nước và cấp nguồn động lực. Tài liệu nêu rõ, hiệu suất khoan, độ sâu khoan và hiệu quả thu hồi mẫu lõi cuối cùng phải lấy điều kiện hiện trường làm chuẩn.
Đối với dự án thăm dò sâu, việc phán đoán dự phòng dung lượng cáp và lực nâng về bản chất là trả lời câu hỏi "thiết bị này còn không gian điều chỉnh trong đoạn lỗ sâu nhất hay không". Dung lượng cáp 1400 m và lực nâng 130 kN của CR1200P cung cấp điểm khởi đầu cho phán đoán này, chứ không phải điểm kết thúc; sau điểm khởi đầu, vẫn phải đối chiếu từng hạng mục theo quy cách dụng cụ khoan, ma sát trong lỗ và điều kiện đi kèm hiện trường.